Pemodelan Sistem Multiplexing Pada Aplikasi Through-Wall Imaging Sebagai Sensor Posisi Berbasis Wireless Network

Abstract

Sensor posisi berbasis through-wall imaging merupakan pengembangan dari teknologi WiFi sebagai media citra. Through-wall imaging memungkinkan pemakainya untuk melacak objek dan mendapatkan informasi rinci di daerah yang tidak dapat dilihat menggunakan cara-cara konvensional. Salah satu kendala sensor posisi berbasis through-wall imaging adalah kecepatan akuisisi data citra. Kecepatan akuisisi data citra sangat menentukan keakuratan sensor mendeskripsikan posisi obek sesuai dengan keadaan real-time. Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan desain sistem pengiriman yang cepat dan akurat dengan metode Time Division Multiplexing (TDM), sehingga diharapkan dapat memberikan solusi terhadap sistem pengiriman data citra sensor. TDM merupakan suatu metode multiplexing yang menggunakan fase pengiriman data berdasarkan interval waktu. Penggunaan dari TDM sebagai multiplexer pada penelitian ini dikarenakan TDM memiliki keuntungan diantaranya tidak lagi memerlukan filterfilter mahal dan net-lose circuit yang dihasilkan rendah. Akan tetapi dengan penggunaan sistem pengiriman informasi berdasarkan periode waktu tertentu menyebabkan sistem memerlukan bandwith yang besar dan sering terjadi time-slot kosong. Dengan pembagian waktu yang telah ditentukan pada masing masing user memungkinkan terjadi multipath distorsion. Penelitian ini bertujuan untuk merancang sistem transmisi data yang efisien pada aplikasi thought-wall imaging sebagai sensor posisi berbasis wireless network dengan metode TDM. Kegiatan penelitian dilakukan dengan 2 tahapan, yaitu: pemodelan sistem transmisi data through-wall imaging sebagai sensor posisi dan analisis sistem transmisi data through-wall imaging sebagai sensor posisi. Pemodelan sistem transmisi data dilakukan dengan memodelkan format data aplikasi through-wall imaging, memodelkan teknik transmisi data, dan modelkan sistem TDM. Analisis sistem transmisi data through-wall imaging dilakukan dengan mengevaluasi efisiensi TDM sebagai sistem transmisi data pada aplikasi through-wall imaging sebagai sensor posisi berbasis wireless network. Tahapan pemodelan format data aplikasi through-wall imaging dilakukan dengan mendesain format frame dan kontrol frame data yang ditransmisikan dengan teknik transmisi modulasi AM. Pemodelan sistem multiplexing jenis TDM dilakukan dengan dua model, yaitu: syncrhonous TDM (STDM) dan asynchronous TDM (ASTDM). Selanjutnya dilakukan analisis sistem transmisi dengan melakukan rekonstruksi data citra menggunakan teknik Algebraic Reconstruction Technique (ART). Sistem dianalisa dengan mengukur ketahanan sistem terhadap signal noise, akurasi sensor posisi, dan efisiensi sistem dengan berdasarkan persentase ketahanan terhadap data lose, akurasi sensor posisi, dan kecepatan maksimum gerak objek yang dapat direkonstruksi. Akurasi sensor posisi dinyatakan dalam besaran persentase kualitas citra. Nilai presentase kualitas citra 100% menunjukkan posisi objek terdefinisi dengan sempurna. Berdasarkan hasil pengujian karakteristik sistem yang dimodelkan, penambahan jumlah penggunaan pasangan transmitter-receiver menyebabkan utilitas (kinerja) server semakin tinggi dengan utilitas tertinggi 31829 bit untuk model STDM dan 6684 bit untuk model ASTDM yang masing-masing bekerja dengan frekuensi sinkronisasi sebesar 2792 bps untuk STDM dan 2832 bps untuk model ASTDM. Peningkatan nilai utilitas server menyebabkan probabilitas terjadinya data lose semakin besar mengingat frekuensi sinkronisasi sistem terbatas. Hal ini dikarenakan semakin banyak jumlah penggunaan pasangan transmitterreceiver jumlah kanal yang dihasilkan akan semakin besar. Pengujian juga dilakukan dengan dengan memvariasi kecepatan gerak objek untuk mengukur kecepatan maksimum gerak objek yang dapat diakuisisi sistem dengan akurat. Kecepatan gerak objek maksimum untuk model STDM sebesar 6 pixel/s dan untuk model ASTDM sebesar 11 pixel/s. Nilai ini didapatkan untuk penggunaan 4 pasangan transmitter-receiver dengan akurasi sebesar 76.854 %. Akurasi tertinggi yang dapat dicapai untuk objek diam sebesar 98.299 % pada model STDM dan ASTDM pada penggunaan 40 pasangan transmitter-receiver. Sedangkan untuk objek bergerak sebesar 91.176 % untuk model STDM dengan kecepatan gerak objek 1 pixel/s pada penggunaan 8 pasangan transmitter-receiver dan 96.762 % dengan kecepatan gerak objek 2 pixel/s pada penggunaan 24 pasangan transmitterreceiver untuk model ASTDM. Ketahanan teknik pengiriman data terhadap noise dilakukan dengan mengukur jumlah Bit Error Ratio (BER) dengan variasi nilai SNR dan jumlah pasangan transmitter-receiver. Berdasarkan hasil yang diperoleh, semakin rendah SNR maka semakin tinggi jumlah error bit yang ditransmisikan, sehingga nilai BER akan naik dan semakin banyak pasangan transmitter-receiver yang digunakan maka semakin signifikan pula kenaikan nilai BER pada level noise yang sama. Pada model STDM jumlah BER terendah didapatkan 0.051 % untuk 4 pasangan transmitter-receiver yang digunakan sedangkan pada model ASTDM jumlah BER terendah didapatkan 0.029% untuk 4 pasangan transmitter-receiver pada tingkat SNR noise 10 dB. Dengan demikian besar SNR noise maksimal yang mampu ditoleransi sistem transmisi pada penelitian ini adalah 10 dB atau daya noise 40% dari daya sinyal data. Dari hasil yang diperoleh disimpulkan bahwa model STDM lebih efisien sebagai sistem transmisi data aplikasi through-wall imaging dengan persentase efisiensi akuisisi sistem sebesar 96.648 % berdasarkan ketahanan terhadap data lose, 96.762 % berdasarkan akurasi sensor posisi, dan kecepatan maksimum gerak objek yang mampu direkonstruksi sebesar 11 pixel/s yang didapatkan pada penggunaan 4 pasangan transmitter-receiver.